[發明專利]一種基于簇型無線供能通信網絡的用戶選擇方法

有效

• 申請號: 201910370712.5
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110087300B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張超;劉小楚
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W52/28;H02J50/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種基于簇型無線供能通信網絡的用戶選擇方法，簇型無線供能通信網絡包括用戶、接收機或能量信標PB，每個用戶具有射頻能量收集的能力，所有設備配備單個全向天線，采用齊次泊松點過程模型對PB的位置進行建模，表示為_ΠPB，把N個用戶放置在以PB為簇中心的圓內，用戶采用HTT模式，先進行能量收集，后采用隨機選擇用戶、最大收集能量或最大收集能量和信息進行信息傳輸，整個時長為1，能量收集階段時長為τ，信息傳輸階段時長為(1?τ)，完成用戶選擇。本發明在能量收集階段，提高了能量收集能力，為解決能量受限系統的無線充電問題提供了支撐。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種基于簇型無線供能通信網絡的用戶選擇方法。

背景技術

在無線供能通信網絡中，能量信標(PB)和用戶以及接收機的位置模型很大程度決定了整個網絡的特性。在現有的研究中，經常使用泊松點過程(PPP)對能量信標和物聯網設備的位置進行建模。這種模型認為能量信標的位置和物聯網設備的位置空間獨立，沒有關聯。使用這種模型的優點是對空間位置進行比較合理建模，且計算相對簡單。但這種模型并沒有考慮到無線供能網絡本身的特點和實際環境對設備部署的影響。無線供能的一個比較大的缺點是效率比較低，收集到的電量一般都在毫瓦級別，同時在現實中部署能量信標和設備時，經常受制于地形等因素。因此，考慮到現實因素和提高無線供能的效率，最好把需要無線充電的設備部署在能量信標周圍。

在能量收集過程中，過往的研究主要研究能量收集是從專門布置的PB網絡中收集能量的，很少考慮到環境中存在同頻的射頻信號也可以作為能量源。同時，在信息傳輸階段，以往的文獻很少考慮采用變功率發送信息，而是采用了固定功率發送信息，這也導致了能量收集階段收集到的能量造成了一定的浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于簇型無線供能通信網絡的用戶選擇方法，提高了用戶收集電量的能力，也解決了無線供能通信網絡在簇型網絡的結構下的傳輸問題。

本發明采用以下技術方案：

一種基于簇型無線供能通信網絡的用戶選擇方法，簇型無線供能通信網絡包括用戶、接收機或能量信標PB，每個用戶具有射頻能量收集的能力，所有設備配備單個全向天線，采用齊次泊松點過程模型對PB的位置進行建模，表示為Π_PB，把N個用戶放置在以PB為簇中心的圓內，用戶采用HTT模式，先進行能量收集，后采用隨機選擇用戶、最大收集能量或最大收集能量和信息進行信息傳輸，整個時長為1，能量收集階段時長為τ，信息傳輸階段時長為(1-τ)，完成用戶選擇。

具體的，能量收集階段具體為：

考慮用戶從PB網絡中收集能量，用戶從同頻的其他環境射頻源接收能量，其他環境射頻源的位置服從齊次泊松點過程，表示為Φ_RF；考慮任何一個簇的能量收集過程，選取其中一個典型簇作為參考簇，分析能量收集過程，對于每個簇來說，在能量收集階段，所有用戶收集能量，到了信息發送階段，從每個簇內選擇出一個用戶發送信息，則典型簇中的用戶在信息發送階段的發送能量表示為：

其中，P_S為選出的用戶收集到的能量。

進一步的，每個簇內只有一個PB，且環境射頻源不在簇內，簇內有其他PB和有其他環境射頻源的概率分別為

其中，λ_PB，λ_RF分別表示PB的密度和環境射頻源的密度，R表示簇半徑；考慮到λ_PB，λ_RF和R都比較小，則簇內有其他的PB的概率和簇內有其他環境射頻源的概率接近0；

選取典型簇中任意一個用戶作為參考，則第X_i個用戶收到的輸入射頻信號功率為：